未来30年太空安全发展趋势及影响

“太空安全战略”专题编者按 组稿专家：杨乐平（国防科技大学空天科学学院教授、博士生导师） 近年来,以美国重建太空司令部与天军独立为标志,国际太空领域战略竞争与军事对抗日益加剧,太空前所未有地应用于军事与安全,太空安全也受到了前所未有的挑战。为了解未来太空安全发展和主要国家太空安全战略动向,深化太空安全战略研究,《国防科技》编辑部于2021年6月启动“太空安全战略”专题征文活动,国内相关学者积极投稿,经专家遴选,本期发表入选稿件6篇。来稿内容涵盖未来30年太空安全发展预测、美国太空安全最新发展、俄罗斯太空安全政策、欧盟太空安全政策、日本太空安全战略以及印度太空力量发展等主题,较为全面地反映了当前国际太空安全领域的最新发展与战略动向。从长远看,随着地球以外人类活动的增加、太空新经济蓬勃发展和太空创造财富规模不断扩大,水平大幅提升,太空将超越陆、海、空成为国家安全最重要的领域。从这个意义上讲,太空安全战略研究学术价值与影响较大,值得高度关注。     

基于Kalman滤波对运动目标状态最优预测

给出了运动目标状态空间表达式,Kalman滤波递推公式及算例,实现了目标状态的滤波及预测,对于提高打击运动目标的精度,缩短火力反应时间及简化指挥程序具有较强的实践意义。     

弹道导弹打击航空母舰末制导寻的方法研究

在弹道导弹与航母战斗群的攻防对抗中,弹道导弹需要采用有效的寻的方法以便在对抗中占优势。通过分析航母的运动特性,建立了预测其运动态势的数学模型;在此基础上,采用预测落点的末制导方法,在导弹弹头再入大气层后,通过多次预测和修正,实时修正由于航母运动和再入过程中大气影响等各种干扰因素所引起的落点偏差,以保证弹头能以较好的精度命中目标。从数字仿真结果来看,该方法成功率高,且制导精度较高,具有较强的工程应用价值。     

我国战争财力动员潜力预测模型构建

财力动员是国民经济动员的启动器,财力动员潜力大小将影响国民经济动员的速度和效果。文章根据财力动员潜力的影响因素,构建了财力动员潜力的预测模型,并结合统计数据,根据所建模型进行预测,得出预测结果。     

基于退化速率跟踪粒子滤波的剩余使用寿命预测框架

毋庸置疑,剩余使用寿命预测对于设备的健康管理越来越重要。近年来粒子滤波方法被越来越多地应用到设备寿命预测技术当中,这是因为粒子滤波方法能更好的解决非线性非高斯系统滤波问题,而且能够获得不确定度信息。但该方法的预测性能却过度依赖于预测模型,并且对于模型参数的初始分布也比较敏感,这在一定程度上限制了粒子滤波预测方法的进一步发展。本文针对基本粒子滤波预测方法的不足,提出了一种基于退化速率跟踪粒子滤波的通用预测框架,以历史观测数据的退化速率统计规律作为指导来跟踪目标数据的退化速率,实现对粒子滤波预测方法的简化。并将该方法用于轴承和锂离子电池的剩余使用寿命预测,验证了方法的有效性。     

基于CPU-GPU混合计算平台的RNA二级结构预测算法并行化研究

RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一。本文基于CPU GPU的混合计算平台实现了对Zuker算法的并行和加速。根据CPU和GPU计算性能的差异,通过合理的任务分配策略,实现二者之间的并行协作计算和处理单元间的负载平衡;针对CPU和GPU的不同硬件特性,对Zuker算法在CPU和GPU上的实现分别采取了不同的并行优化方法,提高了混合加速系统的计算性能。实验结果表明,CPU处理单元在混合系统中承担了14%以上的计算任务,与传统的多核CPU并行方案相比,采用混合并行加速方法可获得15.93的全局加速比;与最优的单纯GPU加速方案相比,可获得16%的性能提升,并且该混合计算方案可用于对其它生物信息学序列分析应用的并行和加速。     

基于支持向量机的装备故障间隔时间预测研究

针对装备故障样本数据量少、非线性强,故障预测困难的问题,提出了一种基于支持向量机回归的故障间隔时间预测模型.在不同核函数条件下,以提高核函数的普遍适应性和拟合精度为目的,通过实例分析选择了相对于装备故障数据的最佳核函数,并根据故障样本数据的特点,设计了与之相适应的核函数参数.实验结果表明,与常用的BP神经网络预测模型相比,该模型有更强的鲁棒性和推广能力,具有一定的实用价值.     

面向混部云失败批处理作业的预测算法

为了降低混部云失败批处理作业的风险,使用K-means聚类算法将批处理作业分为四类,在分类的基础上提出了二层嵌套分类模型(two-layer nested classification model, TLNM),实现了基于TLNM的预测算法。基于Ali Trace 2018数据集上的实验结果表明,该算法的接受者操作特性(receiver operating characteristic, ROC)曲线明显优于其他常用分类器,ROC曲线下面积(即AUC)可以达到0.978,表明该算法具有良好的分类性能。同时召回率可以达到0.951,通过混淆矩阵可以看出TLNM算法能够准确预测出执行失败的批处理作业。     

多旋翼无人机模型预测抗扰避障制导

多旋翼无人机的自主避障是完成复杂任务的基础,避障的效果直接影响无人机执行任务的效能。针对存在外部扰动的无人机避障问题,提出了一种基于模型预测的抗扰避障制导律设计方法。通过设计干扰观测器对系统动态中的外部干扰进行了估计,并基于李雅普诺夫函数方法设计辅助制导律用于建立稳定性约束条件。结合前两者与模型预测控制,在模型预测控制优化求解中考虑无人机与障碍物的关系,根据所设计的制导律求解水平线速度与偏航角速度指令实现无人机的避障。对所提出的避障制导律进行数值〖BHDWG8,WK10YQ,DK1*2,WK1*2D〗〖XCLQX.TIF;%129%129〗听语音 聊科研与作者互动 仿真和实物飞行验证,结果表明了所提方法的有效性。     

弹道修正弹射程偏差预测与阻力板展开时机优化

根据弹道修正弹阻力板的展开控制对于射程偏差预测要求的实时性,提出基于摄动原理的射程偏差预测算法.为解决阻力板修正能力在线计算数据量大的问题,提出在弹载计算机上装定阻力板修正能力表格的方法,给出发射前计算修正能力表格的过程和飞行中使用修正能力表格的步骤,提出阻力板展开时机的优化判断条件,并采用该方法对某型弹道修正火箭弹射程修正控制进行仿真试验和飞行试验.仿真试验结果表明,当目标射程为33 565.4m时,经修正后火箭弹的射程偏差能控制在20m以内;飞行试验结果表明,弹道修正火箭弹的射程偏差实测为24m,射程精度得到明显提高.